Ключови изводи
- Натрупването на прах може да намали ефективността на слънчевите панели.
- Водата е твърде ценен ресурс за запазване на слънчевите панели без прах.
-
Изследователите са създали механизъм, който използва електрически заряди, за да накара праха да изскочи от панелите.
Изобилието от слънчева светлина и земя правят пустините идеални за инсталиране на слънчеви панели, но те също имат много прах, което намалява тяхната ефективност. Имаме нужда от нов начин да предпазим слънчевите панели без прах.
Водата играе важна роля за запазването на панелите без прах, но това е ценен ресурс, който е по-добре да се използва другаде. В стремежа си да намерят по-добри алтернативи, изследователи от MIT са разработили нов метод за почистване на слънчеви панели, който използва електрически заряди, за да отблъсне праховите частици, като по същество ги кара да скачат от панелите.
„Изследователската статия е полезна за постоянен напредък по проблема с PV (фотоволтаичните) замърсявания,” Матю Мюлер, инженер в групата за фотоволтаични характеристики и надеждност в Националната лаборатория за възобновяема енергия (NREL), каза пред Lifewire по имейл. „Документът е добре написан, е полезна стъпка в дългосрочната работа за справяне с фотоволтаичните замърсявания и следователно някои от описаните експерименти са много полезни за общността.“
Bite the Dust
В своята статия студентът от Масачузетския технологичен институт Сридат Панат и професорът по машинно инженерство Крипа Варанаси цитират прогнози, според които слънчевата енергия ще достигне 10 процента от световното производство на електроенергия до 2030 г.
Те твърдят, че въпреки последните подобрения във фотоволтаичната технология за подобряване на ефективността на слънчевите панели, натрупването на прах е едно от най-големите оперативни предизвикателства за индустрията.
Прахът, обяснява Мюлер, попада върху слънчевия панел поради гравитационни и други методи на отлагане. „След това праховите частици блокират предаването на светлина в слънчевата клетка, като по този начин причиняват намаляване на мощността за даденото външно излъчване. Виждаме, че загубите от фотоволтаични замърсявания в САЩ варират от 0-7%, където 7% загуби са за прашни региони на югозапад,” обясни Мюлер.
Освен това изследователите твърдят, че в сурови среди, като насред пустиня, прахът се натрупва със скорост, близка до 1 g/m2 на ден и, ако не се почисти, може да се натрупа до 3 mg/cm2 под месец. За да го поставим в перспектива, натрупването на прах от 5 mg/cm2 съответства на почти 50 процента загуба на мощност, споделят изследователите. За да изразят това в парично изражение, те казват, че средна загуба на мощност от 3-4 процента в глобален мащаб възлиза на икономическа загуба от $3.3 до $5,5 милиарда.
Тогава не е изненадващо, че се изразходват огромни количества ресурси за почистване на слънчевите панели, понякога дори няколко пъти на месец, в зависимост от сериозността на замърсяването.
Най-разпространеният метод за почистване е използването на водни струи и спрейове под налягане, които според изследователите могат да допринесат до 10 процента от разходите за експлоатация и поддръжка на слънчеви ферми.
Други изследователи са изчислили, че слънчевите електроцентрали консумират около един до пет милиона галона вода за почистване на 100 MW генерирана електроенергия годишно. Увеличено, това означава до 10 милиарда галона вода за целите на почистването на слънчеви панели, което се оценява като достатъчно, за да задоволи годишните нужди от вода на до 2 милиона души.
Чисто бягство?
Сухото търкане е една алтернатива на почистването на водна основа, но това не е толкова ефективно и крие риск от надраскване на панелите и причиняване на необратимо намаляване на тяхната ефективност.
Електростатичното почистване на соларни панели, което не използва вода, нито има рискове от контактно търкане, се очертава като вълнуваща алтернатива. Електродинамичните екрани (EDS) са най-популярните електростатични системи за отстраняване на прах и те се използват на марсохода, посочва Мюлер.
Въпреки това, изследователите твърдят, че има няколко предизвикателства за внедряването на EDS в слънчеви панели на Земята, като проникване и натрупване на влага, което в крайна сметка може да доведе до електрическо късо съединение на електродите.
Предложеният от тях механизъм се основава на съществуващия метод за електростатично почистване и използва електрически заряди, за да накара частиците прах да се отделят и да изскочат от повърхността на панелите. Системата може да се управлява автоматично с помощта на обикновен електрически мотор и водещи релси отстрани на панела.
Технологията е вълнуваща, но е само на изследователско ниво и следователно е далеч от търговската жизнеспособност, напомня Мюлер. Освен това той добавя, че изследователите са провели тестове с пътен прах, което е идеален случай.
„В реалния свят почвата може да бъде много по-сложна… и следователно устройството може да не работи в редица среди.“
